三臺階七步開挖法施工工藝

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上三臺階七步開挖法l 總 則1.0.1 為保證鐵路大斷面隧道施工安全和質(zhì)量，規(guī)范開挖作業(yè)程序，加強過程控制，提高施工進度，制定本作業(yè)指南。1.0.2鐵路大斷面隧道三臺階七步開挖法(以下簡稱“三臺階七步開挖法”)是以弧形導(dǎo)坑開挖留核心土為基本模式，分上、中、下三個臺階七個開挖面，各部位的開挖與支護沿隧道縱向錯開、平行推進的隧道施工方法。1.0.3三臺階七步開挖法適用于開挖斷面為100180 m。，具備一定自穩(wěn)條件的、V級圍巖地段隧道的施工。1.0.4三臺階七步開挖法具有下列技術(shù)特點： 1施工空間大，方便機械化施工，可以多作業(yè)面平行作業(yè)。部分軟巖或土質(zhì)地段可以采用挖掘機直接

2、開挖，工效較高。 2在地質(zhì)條件發(fā)生變化時，便于靈活、及時地轉(zhuǎn)換施工工序，調(diào)整施工方法。 3適應(yīng)不同跨度和多種斷面形式，初期支護工序操作便捷。 4在臺階法開挖的基礎(chǔ)上，預(yù)留核心土，左右錯開開挖，利于開挖工作面穩(wěn)定。 5當(dāng)圍巖變形較大或突變時，在保證安全和滿足凈空要求的前提下，可盡快調(diào)整閉合時間。1.0.5采用三臺階七步開挖法施工應(yīng)盡量縮短臺階長度，確保初期支護盡快閉合成環(huán)，仰拱和拱墻襯砌及時跟進，盡早形成穩(wěn)定的支護體系。1.0.6采用三臺階七步開挖法進行大斷面隧道施工除應(yīng)符合本作業(yè)指南要求外，尚應(yīng)符合國家現(xiàn)行的有關(guān)強制性標準的規(guī)定。2 施工準備2.0.1施工調(diào)查前應(yīng)查閱設(shè)計文件和資料，制定調(diào)查提

3、綱。施工調(diào)查內(nèi)容應(yīng)包括工程概況、施工條件、地形地質(zhì)及其他與工程相關(guān)內(nèi)容。調(diào)查結(jié)束后應(yīng)編寫施工調(diào)查報告。2.0.2施工調(diào)查后應(yīng)結(jié)合三臺階七步開挖法的特點，按照建設(shè)項目的規(guī)模和工期要求，有針對性地編制實施性施工組織設(shè)計和施工作業(yè)指導(dǎo)書。2.0.3 采用三臺階七步開挖法施工的隧道，應(yīng)進行施工技術(shù)交底，作業(yè)人員應(yīng)進行崗前培訓(xùn)和安全教育，特殊工種的作業(yè)人員應(yīng)持證上崗。2.0.4施工機械配備應(yīng)滿足正常施工要求。實施中，可根據(jù)施工進度要求分期、分批組織上場。2.0.5 隧道施工機械配套應(yīng)針對隧道大斷面的特點，以實現(xiàn)機械化均衡生產(chǎn)為目標，配套的生產(chǎn)能力應(yīng)為均衡施工能力的1215倍。3 施工工藝3.1 施工工藝

4、流程3.1.1 三臺階七步開挖法可分為以下主要步驟： l 上部弧形導(dǎo)坑環(huán)向開挖，施做拱部初期支護； 2中、下臺階左右錯開開挖，施做墻部初期支護： 3 中心預(yù)留核心土開挖、隧底開挖，施做隧底初期支護。每部開挖后均應(yīng)及時支護，隧底初期支護后應(yīng)及時施做仰拱，盡早封閉成環(huán)。3.1.2三臺階七步開挖法的施工工藝流程見圖312。圍巖穩(wěn)定性評判、修正支護參數(shù)監(jiān)控量測超前支護上部弧形導(dǎo)坑開挖，施作初期支護斷面檢查左右側(cè)錯開開挖中臺階，施作初期支護左右側(cè)錯開開挖下臺階，施作初期支護開挖上、中、下臺階預(yù)留核心土分段開挖隧底，施作初期支護施作仰拱施作仰拱填充圖3.1.2三臺階七步開挖法施工工藝流程3.2 施工作業(yè)3

5、.2.1采用三臺階七步開挖法施工的隧道，應(yīng)將超前地質(zhì)預(yù)報納入施工工序，并根據(jù)工程水文地質(zhì)變化情況，及時調(diào)整各部臺階長度或施工方法，采取相應(yīng)的技術(shù)措施，及早封閉成環(huán)，保證施工安全。3.2.2采用三臺階七步開挖法施工的隧道，應(yīng)根據(jù)工程水文地質(zhì)條件，按設(shè)計要求做好超前支護，防止圍巖松弛，保證隧道開挖安全。在斷層、破碎帶、淺埋段等自穩(wěn)性較差或富水地層中，超前支護應(yīng)按設(shè)計要求進行加強。3.2.3 三臺階七步開挖法施工應(yīng)符合下列要求： 1 以機械開挖為主，必要時輔以弱爆破； 2弧形導(dǎo)坑應(yīng)沿開挖輪廓線環(huán)向開挖，預(yù)留核心土，開挖后及時支護； 3其他分步平行開挖，平行施做初期支護，各分部初期支護銜接緊密，及時封

6、閉成環(huán)； 4仰拱緊跟下臺階，及時閉合構(gòu)成穩(wěn)固的支護體系； 5施工過程通過監(jiān)控量測，掌握圍巖和支護的變形情況，及時調(diào)整支護參數(shù)和預(yù)留變形量，保證施工安全； 6完善洞內(nèi)臨時防排水系統(tǒng)，防止地下水浸泡拱墻腳基礎(chǔ)。3.2.4三臺階七步開挖法施工步驟見圖3.2.4-1，開挖透視圖見3.2.42，施工工序見圖3.2.43。圖3.2.4-1施工步驟圖3.2.42開挖透視圖圖 3.2.4-3施工工序圖施工步驟：第1步，上部弧形導(dǎo)坑開挖：在拱部超前支護后進行，環(huán)向開挖上部弧形導(dǎo)坑，預(yù)留核心土，核心土長度宜為35米，寬度宜為隧道開挖寬度的1/31/2。開挖循環(huán)進尺應(yīng)根據(jù)初期支護鋼架間距確定，最大不得超過1.5米，

7、開挖后立即初噴35cm砼。上臺階開挖失跨比應(yīng)大于0.3，開挖后應(yīng)及時進行噴、錨、網(wǎng)系統(tǒng)支護，架設(shè)鋼架，在鋼架拱腳以上30cm高度處，緊貼鋼架兩側(cè)邊沿按下傾角30°搭設(shè)鎖腳錨桿，拱腳錨桿和鋼架牢固焊接，復(fù)噴砼至設(shè)計厚度。第2、3步，左右側(cè)中臺階開挖：開挖進尺應(yīng)根據(jù)初期支護鋼架間距確定，最大不得超過1.5m，開挖高度一般為33.5m，左右側(cè)臺階錯開23m，開挖后立即初噴35cm砼，及時進行噴、錨、網(wǎng)系統(tǒng)支護，接長鋼架，在鋼架拱腳以上30cm高度處，緊貼鋼架兩側(cè)邊沿按下傾角30°搭設(shè)鎖腳錨桿，拱腳錨桿和鋼架牢固焊接，復(fù)噴砼至設(shè)計厚度。第4、5步，左右側(cè)下臺階開挖：開挖進尺應(yīng)根據(jù)初

8、期支護鋼架間距確定，最大不得超過1.5m，開挖高度一般為33.5m，左右側(cè)臺階錯開23m，開挖后立即初噴35cm砼，及時進行噴、錨、網(wǎng)系統(tǒng)支護，接長鋼架，在鋼架拱腳以上30cm高度處，緊貼鋼架兩側(cè)邊沿按下傾角30°搭設(shè)鎖腳錨桿，拱腳錨桿和鋼架牢固焊接，復(fù)噴砼至設(shè)計厚度。第6步，上中下臺階預(yù)留核心土：各臺階開挖分別開挖后及時施作仰拱初期支護，完成兩個隧道開挖、支護循環(huán)后，及時施作仰拱，仰拱分段長度宜為46m。第7步，隧底開挖：每循環(huán)開挖進尺長度宜為23m開挖后及時施作仰拱初期支護，完成兩個隧底開挖、支護循環(huán)后，及時施作仰拱，仰拱分段長度宜為46m。3.2.5三臺階七步開挖法的初期支護由

9、噴射混凝土、錨桿（管）、鋼筋網(wǎng)和鋼架等組成，各部分聯(lián)合受力。初期支護應(yīng)在開挖后立即施作，以保護圍巖的自然承載力，其施工工藝流程見開 挖清理巖面初噴混凝土封閉巖面施作系統(tǒng)錨桿，掛鋼筋網(wǎng)安裝鋼架復(fù)噴混凝土至設(shè)計厚度量測數(shù)據(jù)分析、反饋圖3.2.5 初期支護施工工藝流程1初噴混凝土封閉巖面： 1)初噴混凝土應(yīng)在開挖后立即進行。 2)用高壓風(fēng)自上而下吹凈巖面，埋設(shè)控制噴射混凝土厚度的標志釘。 3)工作面滴水或淋水時，宜采用鉆孔埋管做好引排水。大面積潮濕的巖面宜采用粘結(jié)性強的混凝土，通過添加外加劑、摻合劑改善混凝土性能，也可采用干噴形式快速封閉滲水巖面。4)噴射混凝土必須滿足設(shè)計強度、厚度及其與巖面粘結(jié)力

10、要求。5)噴射作業(yè)應(yīng)分段分片依次進行，噴射作業(yè)從拱腳或墻腳自下而上進行，作業(yè)時應(yīng)避免上部噴射回彈料虛掩拱(墻)腳；先找平凹洼部分，后噴射凸出部分，各部平順連接。噴頭應(yīng)與受噴面垂直，噴嘴口至受噴面距離宜保持在1.02.0m，沿水平方向以螺旋形劃圈移動。2系統(tǒng)錨桿(管)、鋼筋網(wǎng)施做應(yīng)符合下列要求： 1)初噴混凝土后應(yīng)及時施做錨桿，錨桿必須設(shè)置墊板。巖石隧道拱部系統(tǒng)錨桿必須帶排氣裝置，采取沿錨桿孔進漿的施工工藝；黃土隧道系統(tǒng)錨桿按設(shè)計要求選用。 2)鋼筋網(wǎng)可采用為8 mm或6 mm的HPB235鋼制作，網(wǎng)格尺寸宜采用20 cm×20 cm25 cm×25 cm，搭接長度應(yīng)為12個

11、網(wǎng)格，網(wǎng)片間采用焊接方式連接。 3)鋼筋網(wǎng)隨受噴面起伏鋪設(shè)，其間隙不應(yīng)大于3 cm，鋼筋網(wǎng)應(yīng)與錨桿、鋼架連接牢固，且鋼筋保護層厚度不應(yīng)小于4 cm。3安裝鋼架應(yīng)符合下列要求： 1)拱部單元安裝工序：放樣確定鋼架基腳位置一施做定位錨桿一架設(shè)鋼架一布設(shè)縱向連接筋。 2)墻部單元安裝工序：墻腳部位鋪設(shè)槽鋼墊板一施做定位錨桿一對應(yīng)拱部單元架設(shè)墻部鋼架單元一布設(shè)縱向連接筋。拱、墻部鋼架單元宜采用栓接的方式連接。 3)加強鋼架拱(墻)腳鎖腳錨桿(管)施工，各臺階每單元鋼架拱(墻)腳以上30 cm高度處，緊貼鋼架兩側(cè)邊沿按下傾角30。打設(shè)4根或4根以上鎖腳錨桿(管)，鎖腳錨桿(管)與鋼架牢固焊接，鎖腳錨桿直

12、徑不應(yīng)小于22 mm，鎖腳錨管直徑不應(yīng)小于42 mm，長度不得小于35 m，以控制基腳變形。 4)施工注意事項及要求： 鋼架拱(墻)腳應(yīng)架設(shè)在穩(wěn)固的基巖上或底部鋪墊槽鋼，以保證鋼架基礎(chǔ)穩(wěn)固。安裝前應(yīng)清除基腳下的虛渣、虛土及雜物。 鋼架安裝允許偏差：鋼架間距、橫向位置和高程與設(shè)計位置的偏差不超過±5 cm，垂直度允許偏差為±2。 鋼架應(yīng)與縱向連接筋、鎖腳錨桿焊接牢固，以增強鋼架的整體穩(wěn)定性。 鎖腳錨桿施工應(yīng)作為施工質(zhì)量控制的重點，鎖腳錨桿尾部宜加工成“L”形。鋼架連接板應(yīng)采用栓接牢固連接。 鋼架和初噴混凝土間有較大間隙時，每隔2 m應(yīng)采用騎馬或楔形墊塊頂緊；鋼架與圍巖的間隙不

13、應(yīng)大于5 cm。 4 噴射混凝土厚度應(yīng)符合設(shè)計要求，二次復(fù)噴混凝土應(yīng)分層噴射，每層厚宜為56 cm。噴射混凝土表面應(yīng)平順，無空鼓、裂縫、酥松，平整度宜采用2 m靠尺檢查，允許偏差為側(cè)壁5 cm、拱部7 cm。3.3仰拱施工331 隧底開挖應(yīng)采用全幅分段施工，上面鋪設(shè)仰拱棧橋，每循環(huán)開挖長度宜控制在23 m。當(dāng)仰拱施工滯后下部臺階開挖面3040m時，應(yīng)停止前方工作面開挖或短距離跳槽進行隧底開挖。短距離跳槽的次數(shù)不得多余3次，每次跳槽間隔不得大于10 m。332隧底開挖后，應(yīng)及時清除虛渣、雜物、泥漿、積水，立即初噴35 cm厚混凝土封閉巖面，按照設(shè)計要求安裝仰拱鋼架，復(fù)噴射混凝土至設(shè)計厚度，使初期

14、支護及時閉合成環(huán)。333仰拱應(yīng)超前拱墻襯砌，每循環(huán)澆筑長度宜為46 m，仰拱應(yīng)采用浮放模板支架成型。仰拱混凝土應(yīng)分段全幅澆筑，一次成型，不留縱向施工縫，仰拱施工縫和變形縫應(yīng)設(shè)置止水帶。仰拱表面應(yīng)平順，不積水。334仰拱填充混凝土應(yīng)在仰拱混凝土終凝后澆筑，澆筑前應(yīng)清除仰拱表面的雜物和積水，連續(xù)澆筑，一次成型，不留縱向施工縫。填充混凝土強度達到5MPa后允許行人通行，達到設(shè)計強度的100后允許車輛通行。仰拱填充表面坡度應(yīng)符合設(shè)計要求，應(yīng)平順、排水通暢、不積水。34監(jiān)控量測341監(jiān)控量測工作必須緊跟開挖、支護作業(yè)進行布點和監(jiān)測，量測數(shù)據(jù)可運用工程類比法及時分析反饋，必要時應(yīng)根據(jù)分析結(jié)果調(diào)整支護參數(shù)，

15、以保證施工安全。342量測項目可分為必測項目和選測項目。必測項目見表342選測項目可結(jié)合工程實際情況，按照鐵路隧道監(jiān)控量測技術(shù)規(guī)程的規(guī)定選取。表342監(jiān)控量測必測項目序號檢測項目測量方法和儀表測量精度備注1洞內(nèi)、外觀察現(xiàn)場觀察，地質(zhì)羅盤儀2初期支護拱（墻）腳凈空變化采用非接觸無尺量測法，全站儀0.1mm3初期支護拱頂下沉采用非接觸無尺量測法，全站儀0.1mm4地表沉降水準測量的方法，水準儀1mm淺埋隧道（Ho2b）、洞口段、下穿高速公路（建筑物）段必測 注：Ho為隧道埋深；b為隧道最大開挖寬度。343凈空變化量測測點布置和初讀數(shù)的讀取應(yīng)符合下列規(guī)定。測點、測線布置詳見圖343。圖3.4.3 凈

16、空變化測點布置 1 上部弧形導(dǎo)坑開挖并施做拱部初期支護后，布設(shè)拱頂下沉測點A和第一條凈空量測基線BB，在36 h內(nèi)取得初讀數(shù)； 2 中臺階開挖并施做上部邊墻初期支護后，布設(shè)第二條凈空量測基線cC，在36 h內(nèi)取得初讀數(shù)； 3下臺階開挖并施做下部邊墻初期支護后，布設(shè)第三條凈空量測基線DD，在36 h內(nèi)取得初讀數(shù)； 4其他量測項目應(yīng)在開挖后12 h內(nèi)取得初讀數(shù)，最遲不得超過24 h，且在下一循環(huán)開挖前完成； 5拱(墻)腳凈空變化、拱頂、地表觀測點應(yīng)布設(shè)在同一斷面，便于分析、比較。344各測點取得初讀數(shù)據(jù)后，應(yīng)按照位移速度和量測斷面距開挖面距離選擇量測頻率(見表344)。當(dāng)出現(xiàn)異常情況時，應(yīng)加大量測

17、頻率。表344量測頻率位移速度距開挖面距離位移速度（mm/d）側(cè)量頻率量測斷面距開挖面距離（m）量測頻率52次/d(01)B2次/d151次/d(12)B1次/d0.511次/23d(25)B1次/23d0.20.51次/3d5B1次/7d0.21次/7d注：1 B為隧道開挖跨度；2 當(dāng)按照“位移速度”和“量測斷面距開挖面距離”選擇量測頻率出現(xiàn)較大差異時，宜取量測頻率較高的實施。345量測數(shù)據(jù)整理及位移一時間變化曲線繪制應(yīng)符合下列規(guī)定： l量測數(shù)據(jù)整理時，應(yīng)將原始數(shù)據(jù)按照大小順序，用頻率分布的形式顯示出一組數(shù)據(jù)分布情況，進行數(shù)據(jù)的數(shù)字特征計算以及離散數(shù)據(jù)的取舍。 2繪制位移一時間變化曲線，通過

18、回歸分析預(yù)測最終位移值和各階段的位移速率。具體方法如下(如拱頂下沉)： 1)將量測數(shù)據(jù)輸入計算機系統(tǒng)，繪制位移一時間變化曲 線(Uf曲線)，見圖345； (b)注：為拱頂最大允許位移值。 圖345 位移一時間變化曲線示意2)若uf曲線如圖345(a)所示趨于平緩，通過數(shù)據(jù) 處理或回歸分析，可推算最終位移值，掌握位移變化 規(guī)律；3)若卜曲線出現(xiàn)類似圖345(b)所示情況，變形有 加快發(fā)展趨勢，表明圍巖和支護處于不穩(wěn)定狀態(tài)，應(yīng) 停止前方開挖面掘進，加強支護。 3一般情況下，采用三臺階七步開挖法施工時，圍巖與支護變形有以下規(guī)律：開挖中臺階時，A點和BB基線位移會發(fā)生突變，中臺階墻部初期支護施做完成后

19、，變形趨于平緩；開挖下臺階時，A點和cc基線位移會發(fā)生突變，下臺階墻部初期支護施做完成后，變形趨于平緩；開挖隧底時，A點和DD基線位移會發(fā)生突變，仰拱初期支護施做完成，支護全環(huán)閉合后，變形趨于平緩。346 位移控制基準應(yīng)根據(jù)測點距開挖面的距離，由初期支護極限相對位移按表346要求確定。表346位移控制基準類別距開挖面1B（U1B）距開挖面2B（U2B）距開挖面較遠允許值65%Uo90%Uo100%Uo 注: 1 B為隧道開挖寬度；2 Uo為極限相對位移值，可根據(jù)隧道的開挖寬度、埋深，按照不同的圍巖等級，參照鐵路隧道監(jiān)控量測技術(shù)規(guī)程或通過工程類比確定。347根據(jù)位移控制基準，可按表347分為三個

20、管理等級。表347 位移管理等級管理等級距開挖面l曰距開挖面2BU<UlB3u< U2B3U1B3U2，1B3U2B3U<2U2B3IU>2U1B3u>2B3注：U 為實測位移值。348隧道位移管理應(yīng)符合表348的規(guī)定。表348變形管理管理等級工 程 對 策正常施工采取工程對策，包括加強超前支護等，縮短臺階開挖長度，調(diào)整初期支護強度、剛度等，同時加強監(jiān)控量測I停止開挖，加強初期支護，加強監(jiān)控量測4施工控制要點401 隧道進洞前應(yīng)做好洞頂及洞口防排水系統(tǒng)。洞頂及洞口排水溝應(yīng)鋪砌，用砂漿抹面，防止地表水及施工用水下滲，影響結(jié)構(gòu)安全。4O2三臺階七步開挖法施工應(yīng)做好工序

21、銜接。工序安排應(yīng)緊湊，盡量減少圍巖暴露時間，避免因長時間暴露引起圍巖失穩(wěn)。 1初期支護應(yīng)及時封閉成環(huán)，全斷面初期支護閉合時間宜控制在15d左右，有條件時應(yīng)盡量縮短閉合時間； 2仰拱應(yīng)超前施做，仰拱距上臺階開挖工作面宜控制在3040 m，鋪設(shè)防水板、二次襯砌等后續(xù)工作應(yīng)及時進行； 3二次襯砌距仰拱宜保持2倍以上襯砌循環(huán)作業(yè)長度，但不得大于50m。403在滿足作業(yè)空間和臺階穩(wěn)定的前提下，應(yīng)盡量縮短臺階長度，核心土長度應(yīng)控制在35 m，寬度宜為隧道開挖寬度的l3l2。404三臺階七步開挖法施工應(yīng)嚴格控制開挖長度，根據(jù)圍巖地質(zhì)情況，合理確定循環(huán)進尺，每次開挖長度不得超過15 m；開挖后立即初噴35 em混凝土，以減少圍巖暴露時間。405嚴格按設(shè)計要求施做超前支護，控制好超前支護外插角，嚴格按注漿工藝加固